विषय: विज्ञान (Science)
कक्षा: 10
बोर्ड: RBSE (राजस्थान)
अध्याय: 4
अंक भार: 10 marks
महत्वपूर्ण: कार्यात्मक समूह, समावयवता, नामकरण
कार्बन एवं इसके यौगिक
कार्बन प्रकृति में पाया जाने वाला एक अत्यंत महत्वपूर्ण तत्व है। यह सभी जीवित प्राणियों का मुख्य घटक है। कार्बन की विशेष संरचना और बंधन बनाने की क्षमता के कारण लाखों कार्बनिक यौगिक पाए जाते हैं। इस अध्याय में हम कार्बन की विशेषताओं, इसके यौगिकों और उनके गुणों का अध्ययन करेंगे।
कार्बन की विशेषताएं
1. कार्बन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास
परमाणु संख्या: 6
इलेक्ट्रॉनिक विन्यास: 2, 4
संयोजकता: 4 (बाह्यतम कोश में 4 इलेक्ट्रॉन)
2. कार्बन की अद्वितीय स्थिति
कार्बन के बाह्यतम कोश में 4 इलेक्ट्रॉन होते हैं। अष्टक नियम को पूरा करने के लिए कार्बन के पास दो विकल्प होते हैं:
- 4 इलेक्ट्रॉन प्राप्त करना (C⁴⁻): बहुत कठिन क्योंकि 6 प्रोटॉनों वाले नाभिक के लिए 10 इलेक्ट्रॉन रखना मुश्किल
- 4 इलेक्ट्रॉन त्यागना (C⁴⁺): बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता
3. कार्बन की चतुर्संयोजकता (Tetravalency)
कार्बन हमेशा चार बंध बनाता है। इन बंधों की व्यवस्था चतुष्फलकीय (Tetrahedral) होती है।
सहसंयोजक बंध (Covalent Bond)
परिभाषा
सहसंयोजक बंध: दो परमाणुओं के बीच इलेक्ट्रॉन युग्म की साझेदारी से बनने वाला बंध सहसंयोजक बंध कहलाता है।
सहसंयोजक बंधों के प्रकार
1. एकल बंध (Single Bond)
एक इलेक्ट्रॉन युग्म की साझेदारी (C—C)
H H
| |
H—C—C—H
| |
H H
2. द्विबंध (Double Bond)
दो इलेक्ट्रॉन युग्मों की साझेदारी (C═C)
H H
| |
H—C═C—H
| |
H H
3. त्रिबंध (Triple Bond)
तीन इलेक्ट्रॉन युग्मों की साझेदारी (C≡C)
H—C≡C—H
कार्बन की विशिष्ट प्रकृति
1. श्रृंखलन (Catenation)
परिभाषा: कार्बन परमाणुओं की आपस में बंध बनाकर लंबी श्रृंखला या वलय बनाने की क्षमता को श्रृंखलन कहते हैं।
कारण:
- C—C बंध बहुत प्रबल होता है (बंध ऊर्जा = 348 kJ/mol)
- कार्बन का आकार छोटा है
- बंध लंबाई छोटी होती है (154 pm)
सीधी श्रृंखला: C—C—C—C—C
शाखित श्रृंखला:
C
|
C—C—C—C
चक्रीय संरचना: बेंजीन (C₆H₆), साइक्लोहेक्सेन
2. समावयवता (Isomerism)
परिभाषा: वे यौगिक जिनका आणविक सूत्र समान हो परंतु संरचना और गुण भिन्न हों, समावयवी कहलाते हैं और यह घटना समावयवता कहलाती है।
उदाहरण: ब्यूटेन (C₄H₁₀) के समावयवी
H H H H
| | | |
H—C—C—C—C—H
| | | |
H H H H
गलनांक: -138°C, क्वथनांक: -0.5°C
H
|
H—C—H
|
H H H
| | |
H—C—C—C—H
| |
H H
गलनांक: -159°C, क्वथनांक: -12°C
3. बहुबंधन (Multiple Bonding)
कार्बन एकल, द्विबंध और त्रिबंध बना सकता है:
| बंध प्रकार | उदाहरण | सूत्र | बंध लंबाई |
|---|---|---|---|
| एकल बंध (C—C) | इथेन | C₂H₆ | 154 pm |
| द्विबंध (C═C) | इथीन | C₂H₄ | 134 pm |
| त्रिबंध (C≡C) | इथाइन | C₂H₂ | 120 pm |
कार्बनिक यौगिकों का वर्गीकरण
1. हाइड्रोकार्बन (Hydrocarbons)
केवल कार्बन और हाइड्रोजन से बने यौगिक हाइड्रोकार्बन कहलाते हैं।
क) संतृप्त हाइड्रोकार्बन (एल्केन - Alkanes)
सामान्य सूत्र: CₙH₂ₙ₊₂
विशेषता: केवल एकल बंध (C—C और C—H)
| नाम | सूत्र | संरचना | अवस्था |
|---|---|---|---|
| मीथेन | CH₄ | C—H₄ | गैस |
| इथेन | C₂H₆ | C₂—H₆ | गैस |
| प्रोपेन | C₃H₈ | C₃—H₈ | गैस |
| ब्यूटेन | C₄H₁₀ | C₄—H₁₀ | गैस |
| पेंटेन | C₅H₁₂ | C₅—H₁₂ | द्रव |
ख) असंतृप्त हाइड्रोकार्बन
1. एल्कीन (Alkenes): द्विबंध युक्त
सामान्य सूत्र: CₙH₂ₙ
| नाम | सूत्र | संरचना सूत्र |
|---|---|---|
| इथीन | C₂H₄ | CH₂═CH₂ |
| प्रोपीन | C₃H₆ | CH₃—CH═CH₂ |
| ब्यूटीन | C₄H₈ | CH₃—CH₂—CH═CH₂ |
2. एल्काइन (Alkynes): त्रिबंध युक्त
सामान्य सूत्र: CₙH₂ₙ₋₂
| नाम | सूत्र | संरचना सूत्र |
|---|---|---|
| इथाइन (एसीटिलीन) | C₂H₂ | CH≡CH |
| प्रोपाइन | C₃H₄ | CH₃—C≡CH |
| ब्यूटाइन | C₄H₆ | CH₃—CH₂—C≡CH |
2. कार्यात्मक समूह (Functional Groups)
परिभाषा: कार्बनिक यौगिक में उपस्थित परमाणु या परमाणुओं का समूह जो यौगिक के रासायनिक गुणों को निर्धारित करता है, कार्यात्मक समूह कहलाता है।
| कार्यात्मक समूह | सूत्र | वर्ग | उदाहरण |
|---|---|---|---|
| हैलोजन | —X (—Cl, —Br) | हैलोएल्केन | CH₃Cl (क्लोरोमीथेन) |
| हाइड्रॉक्सिल | —OH | एल्कोहल | CH₃OH (मेथेनॉल) |
| एल्डिहाइड | —CHO | एल्डिहाइड | HCHO (फॉर्मेल्डिहाइड) |
| कीटोन | >C═O | कीटोन | CH₃COCH₃ (एसीटोन) |
| कार्बोक्सिलिक | —COOH | कार्बोक्सिलिक अम्ल | CH₃COOH (एसीटिक अम्ल) |
कार्बनिक यौगिकों का नामकरण (IUPAC Nomenclature)
नामकरण के नियम
- मूल श्रृंखला चुनें: सबसे लंबी कार्बन श्रृंखला
- कार्यात्मक समूह की पहचान करें
- क्रमांकन: कार्यात्मक समूह को सबसे कम संख्या मिले
- शाखाओं को उपसर्ग के रूप में लिखें
- मूल श्रृंखला: 3 कार्बन = प्रोपेन
- कार्यात्मक समूह: —OH (एल्कोहल)
- नाम: प्रोपेन-1-ऑल या प्रोपेनॉल
- मूल श्रृंखला: 4 कार्बन = ब्यूटेन
- शाखा: स्थिति 2 पर मेथिल समूह
- नाम: 2-मेथिल ब्यूटेन
समजातीय श्रेणी (Homologous Series)
परिभाषा: कार्बनिक यौगिकों की वह श्रेणी जिसमें दो क्रमागत सदस्यों के बीच —CH₂ समूह का अंतर हो और सभी सदस्यों को एक ही सामान्य सूत्र से व्यक्त किया जा सके।
समजातीय श्रेणी की विशेषताएं
- सभी सदस्यों का सामान्य सूत्र समान होता है
- दो क्रमागत सदस्यों में —CH₂ और 14u का अंतर होता है
- सभी सदस्यों के रासायनिक गुण समान होते हैं
- भौतिक गुण क्रमिक रूप से परिवर्तित होते हैं
- सभी सदस्यों को एक सामान्य विधि से बनाया जा सकता है
CH₄ (मीथेन) → C₂H₆ (इथेन) → C₃H₈ (प्रोपेन) → C₄H₁₀ (ब्यूटेन)
प्रत्येक अगले सदस्य में —CH₂ (14u) जुड़ता है
कार्बनिक यौगिकों के रासायनिक गुण
1. दहन अभिक्रिया (Combustion)
कार्बन यौगिक ऑक्सीजन में जलकर CO₂ और H₂O बनाते हैं तथा ऊष्मा और प्रकाश उत्पन्न करते हैं।
C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O + ऊर्जा
C₂H₂ + 5/2 O₂ → 2CO₂ + H₂O + ऊर्जा
अपूर्ण दहन: सीमित ऑक्सीजन → CO + कार्बन (काला धुआं)
2. ऑक्सीकरण अभिक्रिया
(मेथेनॉल) (मेथेनल)
CH₃CH₂OH + [O] → CH₃CHO + H₂O
(इथेनॉल) (एथेनल)
CH₃CHO + [O] → CH₃COOH
(एथेनल) (एथेनोइक अम्ल)
3. योगात्मक अभिक्रिया (Addition Reaction)
असंतृप्त हाइड्रोकार्बन द्विबंध/त्रिबंध पर अणु जुड़ते हैं:
(इथीन) (इथेन)
CH₂═CH₂ + Br₂ → CH₂Br—CH₂Br
(1,2-डाइब्रोमोइथेन)
CH₂═CH₂ + HCl → CH₃—CH₂Cl
(क्लोरोइथेन)
4. प्रतिस्थापन अभिक्रिया (Substitution Reaction)
संतृप्त हाइड्रोकार्बन में हाइड्रोजन परमाणु प्रतिस्थापित होते हैं:
(क्लोरोमीथेन)
महत्वपूर्ण कार्बनिक यौगिक
1. एथेनॉल (C₂H₅OH) - Ethanol
संरचना सूत्र: CH₃—CH₂—OH
गुण:
- रंगहीन द्रव, विशिष्ट गंध
- जल में पूर्णतः घुलनशील
- क्वथनांक: 78°C
- अच्छा विलायक
निर्माण:
(ग्लूकोज) (इथेनॉल)
उपयोग: पेय पदार्थ, विलायक, एंटीसेप्टिक, ईंधन
2. एथेनोइक अम्ल (CH₃COOH) - Acetic Acid
संरचना: CH₃—COOH (सिरका में 5-8%)
गुण:
- खट्टा स्वाद और तीखी गंध
- हिमनांक: 17°C (हिमीय एसीटिक अम्ल)
- दुर्बल अम्ल
अभिक्रियाएं:
CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O
CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O
(एथिल एसीटेट - एस्टर)
3. साबुन और अपमार्जक
साबुन: वसीय अम्लों के सोडियम/पोटैशियम लवण
साबुन का निर्माण (साबुनीकरण):
साबुन की सफाई क्रियाविधि:
- साबुन के अणु में हाइड्रोफोबिक (जल-विरागी) पूँछ और हाइड्रोफिलिक (जल-रागी) सिर होता है
- पूँछ तेल/मैल से चिपकती है, सिर जल से
- मिसेल बनाकर मैल को घेर लेती है
- जल से धोने पर मैल निकल जाता है
अपमार्जक: कठोर जल में भी झाग देते हैं, लंबी हाइड्रोकार्बन श्रृंखला + सल्फोनेट समूह
विस्तृत प्रश्न बैंक
अति लघु उत्तरीय (1 अंक)
उत्तर: परमाणु संख्या = 6, संयोजकता = 4
2. मीथेन का आणविक सूत्र क्या है?
उत्तर: CH₄
3. एल्केन का सामान्य सूत्र लिखिए।
उत्तर: CₙH₂ₙ₊₂
4. इथेनॉल का संरचना सूत्र लिखिए।
उत्तर: CH₃—CH₂—OH
5. साबुनीकरण क्या है?
उत्तर: वसा/तेल का क्षार के साथ अभिक्रिया करके साबुन बनाना।
लघु उत्तरीय (2-3 अंक)
उत्तर: दो परमाणुओं के बीच इलेक्ट्रॉन युग्म की साझेदारी से बनने वाला बंध सहसंयोजक बंध है। उदाहरण: H₂ में H—H बंध, दोनों H परमाणु एक-एक इलेक्ट्रॉन साझा करते हैं।
2. समावयवता को परिभाषित कीजिए। ब्यूटेन के समावयवी लिखिए।
उत्तर: समान आणविक सूत्र परंतु भिन्न संरचना वाले यौगिक समावयवी कहलाते हैं।
C₄H₁₀ के दो समावयवी: (1) n-ब्यूटेन (2) आइसो-ब्यूटेन
3. एथेनॉल के तीन उपयोग लिखिए।
उत्तर: (1) पेय पदार्थों में (2) विलायक के रूप में (3) एंटीसेप्टिक के रूप में
दीर्घ उत्तरीय (5 अंक)
उत्तर: कार्बन के बाह्यतम कोश में 4 इलेक्ट्रॉन होते हैं। अष्टक पूर्ण करने के लिए कार्बन 4 इलेक्ट्रॉन साझा करता है, इसलिए यह हमेशा 4 बंध बनाता है - इसे चतुर्संयोजकता कहते हैं।
श्रृंखलन: कार्बन परमाणुओं की आपस में बंध बनाकर लंबी श्रृंखला बनाने की क्षमता। कारण: (1) C—C बंध प्रबल (2) छोटा आकार (3) स्थायी बंध। इससे लाखों यौगिक बनते हैं।
2. साबुन की सफाई क्रियाविधि को चित्र सहित समझाइए।
उत्तर: साबुन के अणु में दो भाग होते हैं:
(1) हाइड्रोफोबिक पूँछ - तेल में घुलती है
(2) हाइड्रोफिलिक सिर - जल में घुलता है
क्रियाविधि:
• पूँछ मैल/तेल से चिपकती है
• सिर जल की ओर रहता है
• मिसेल संरचना बनती है जिसमें मैल अंदर फंसा रहता है
• जल से धोने पर मिसेल बह जाते हैं और कपड़ा साफ हो जाता है
MCQ प्रश्न
(a) CₙH₂ₙ₊₂ (b) CₙH₂ₙ (c) CₙH₂ₙ₋₂ (d) CₙHₙ
उत्तर: (b)
2. इथेनॉल का क्वथनांक है:
(a) 100°C (b) 78°C (c) 64°C (d) 56°C
उत्तर: (b)
3. साबुन बनाने की प्रक्रिया कहलाती है:
(a) एस्टरीकरण (b) साबुनीकरण (c) हाइड्रोजनीकरण (d) बहुलीकरण
उत्तर: (b)
रिक्त स्थान भरिए
उत्तर: 4 (चार)
2. मीथेन में __________ बंध होते हैं।
उत्तर: एकल
3. सिरके में __________ अम्ल होता है।
उत्तर: एसीटिक/एथेनोइक
4. C₄H₁₀ के __________ समावयवी होते हैं।
उत्तर: 2 (दो)
5. एथेनॉल एक __________ है।
उत्तर: एल्कोहल
महत्वपूर्ण बिंदु (परीक्षा के लिए)
• कार्बन: परमाणु संख्या 6, संयोजकता 4
• एल्केन: CₙH₂ₙ₊₂ (एकल बंध)
• एल्कीन: CₙH₂ₙ (द्विबंध)
• एल्काइन: CₙH₂ₙ₋₂ (त्रिबंध)
• मीथेन - CH₄, इथेन - C₂H₆, प्रोपेन - C₃H₈
• इथेनॉल - C₂H₅OH (क्वथनांक 78°C)
• एसीटिक अम्ल - CH₃COOH (हिमनांक 17°C)
• साबुनीकरण = वसा + NaOH → साबुन + ग्लिसरॉल
• समजातीय श्रेणी में —CH₂ (14u) का अंतर
• समावयवी = समान सूत्र, भिन्न संरचना
सारांश
कार्बन की चतुर्संयोजकता और श्रृंखलन गुण के कारण लाखों कार्बनिक यौगिक बनते हैं। सहसंयोजक बंध द्वारा कार्बन अन्य परमाणुओं से जुड़ता है। हाइड्रोकार्बन संतृप्त (एल्केन) और असंतृप्त (एल्कीन, एल्काइन) होते हैं। कार्यात्मक समूह यौगिकों के गुण निर्धारित करते हैं। एथेनॉल, एसीटिक अम्ल और साबुन महत्वपूर्ण कार्बनिक यौगिक हैं जो दैनिक जीवन में उपयोगी हैं।
© RBSE कक्षा 10 विज्ञान | अध्याय 4: कार्बन एवं इसके यौगिक
संपूर्ण अध्ययन सामग्री - प्रश्न बैंक सहित
शैक्षिक उद्देश्य के लिए तैयार
कार्बन एवं इसके यौगिक – प्रश्न बैंक (कक्षा 10 विज्ञान)
📌 कुल प्रश्न: 50 | उत्तर सहित | बोर्ड परीक्षा के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण
Q1. कार्बन का परमाणु क्रमांक क्या है?
Ans: 6
Q2. कार्बन की संयोजकता कितनी होती है?
Ans: 4 (Tetravalent)
Q3. समान परमाणु के साथ स्थायी सहसंयोजक बंध बनाने की क्षमता को क्या कहते हैं?
Ans: श्रृंखलन (Catenation)
Q4. कार्बनिक यौगिकों का मुख्य आधार कौन सा तत्व है?
Ans: कार्बन
Q5. सबसे सरल हाइड्रोकार्बन कौन सा है?
Ans: मीथेन (CH₄)
Q6. अल्केन का सामान्य सूत्र क्या है?
Ans: CₙH₂ₙ₊₂
Q7. एथीन का रासायनिक सूत्र लिखिए।
Ans: C₂H₄
Q8. एथाइन किस प्रकार का यौगिक है?
Ans: एल्काइन
Q9. क्रियात्मक समूह –OH किसे दर्शाता है?
Ans: अल्कोहल (Ethanol group)
Q10. COOH किस क्रियात्मक समूह का प्रतीक है?
Ans: कार्बोक्सिल समूह (Carboxylic acid)
Q11. एथेनॉल का रासायनिक सूत्र क्या है?
Ans: C₂H₅OH
Q12. इथैनिक अम्ल का रासायनिक सूत्र क्या है?
Ans: CH₃COOH
Q13. एस्टर बनने की अभिक्रिया को क्या कहते हैं?
Ans: एस्टरीकरण (Esterification)
Q14. साबुन + पानी में बनने वाली संरचना क्या कहलाती है?
Ans: माइसेल (Micelle)
Q15. साबुनीकरण (Saponification) में क्या बनता है?
Ans: साबुन + ग्लिसरॉल
Q16. एथेनॉल किस उद्योग में प्रयोग किया जाता है?
Ans: औषधि, इत्र, ईंधन
Q17. सोडियम एथैनोएट क्या कहलाता है?
Ans: सोडियम एसीटेट
Q18. समावयवता (Isomerism) किसे कहते हैं?
Ans: समान सूत्र लेकिन भिन्न संरचना वाले यौगिकों की उपस्थिति
Q19. बेकिंग सोडा किस अम्ल के नमक से बनता है?
Ans: इथैनिक अम्ल
Q20. एथेनॉल के जल में मिश्रण को किस नाम से जाना जाता है?
Ans: स्प्रिट (Alcohol Solution)
Q21. साबुन कठोर जल में प्रभावी क्यों नहीं होता?
Ans: Ca²⁺ और Mg²⁺ आयन अघुलनशील झाग बनाते हैं
Q22. डिटर्जेंट कठोर जल में भी प्रभावी क्यों होते हैं?
Ans: ये Ca²⁺ और Mg²⁺ के साथ अघुलनशील पदार्थ नहीं बनाते
Q23. एथेनॉल + एसिटिक अम्ल → ?
Ans: एस्टर + जल
Q24. एस्टर की गंध कैसी होती है?
Ans: फल/इत्र जैसी सुगंध
Q25. एथेनॉल के अत्यधिक सेवन का प्रभाव?
Ans: लीवर क्षति (Alcoholic liver disease)
Q26. साबुन वसा और किस पदार्थ से बनता है?
Ans: NaOH / KOH
Q27. कार्बन का सबसे कठोर रूप कौन सा है?
Ans: हीरा (Diamond)
Q28. कार्बन का सबसे नरम रूप कौन सा है?
Ans: ग्रेफाइट
Q29. जीवाश्म ईंधनों में कौन सा तत्व प्रमुख होता है?
Ans: कार्बन
Q30. C₅H₁₂ किस प्रकार का है?
Ans: अल्केन (Pentane)
Q31. कार्बनिक यौगिकों में किस प्रकार के बंध होते हैं?
Ans: सहसंयोजक (Covalent)
Q32. C₂H₂ को क्या कहते हैं?
Ans: एथाइन
Q33. कृत्रिम डिटर्जेंट का मुख्य लाभ?
Ans: कठोर जल में भी प्रभावी
Q34. हाइड्रोकार्बन क्या हैं?
Ans: हाइड्रोजन और कार्बन से बने यौगिक
Q35. CH₃–OH किस प्रकार का यौगिक है?
Ans: अल्कोहल (Methanol)
Q36. CH₃–CHO किस समूह का यौगिक है?
Ans: ऐल्डिहाइड
Q37. एस्टर + क्षार → ?
Ans: साबुन + अल्कोहल (साबुनीकरण)
Q38. कार्बनिक यौगिकों के अध्ययन को क्या कहते हैं?
Ans: कार्बनिक रसायन (Organic Chemistry)
Q39. कार्बन कितने सहसंयोजक बंध बना सकता है?
Ans: चार
Q40. एथेन (C₂H₆) में कौन-सा बंध मौजूद है?
Ans: एकल बंध (Single covalent)
Q41. एथीन (C₂H₄) में कौन-सा बंध होता है?
Ans: द्वि-बंध (Double bond)
Q42. एथाइन (C₂H₂) में कौन-सा बंध होता है?
Ans: त्रि-बंध (Triple bond)
Q43. CH₃COOH का आम नाम क्या है?
Ans: सिरका / एसीटिक अम्ल
Q44. कौन सा यौगिक शराब के रूप में जाना जाता है?
Ans: एथेनॉल
Q45. मीथेन में कार्बन का हाइब्रिडीकरण क्या है?
Ans: sp³
Q46. एस्टर सुगंधित क्यों होते हैं?
Ans: फल-सुगंध वाले यौगिक बनाते हैं
Q47. साबुन किस प्रकार के माध्यम में बेहतर कार्य करता है?
Ans: मुलायम जल (Soft water)
Q48. कठोर जल में झाग न बनने का कारण?
Ans: Ca²⁺ और Mg²⁺ आयन साबुन के साथ अघुलनशील अवक्षेप बनाते हैं
Q49. CH₃–CH₂–COOH क्या है?
Ans: प्रोपेनॉइक अम्ल (Carboxylic acid)
Q50. "Homologous Series" की एक परिभाषा लिखिए।
Ans: समान क्रियात्मक समूह वाले यौगिकों की श्रृंखला जिसमें प्रत्येक अगला सदस्य CH₂ से भिन्न होता है।
💡 और प्रश्न जल्द अपडेट किए जाएंगे — Sarkari Service Prep™


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